题目内容

（8分）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：

       SiO2+        C+       N2        Si3N4+      CO

根据题意完成下列各题：

（1）配平上述化学反应方程式。

（2）为了保证石英和焦炭尽可能的转化，氮气要适当过量。某次反应用了20mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，此时混合气体的平均相对分子质量是            。

（3）分析反应可推测碳、氮气的氧化性：C         N2（填“＞”“＜”“＝”）。

（4）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉（A12O3），热稳定性好，化学性质稳定。以下用途正确的是          。

A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备

B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体

C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机

D．氮化硅陶瓷的开发受到资源的限制，没有发展前途

 

【答案】

（共8分） (1) 3 6 2 1 6（2分）  (2) 28（2分）   (3) < （2分）  (4) AC（2分)

【解析】

试题分析：（1）Si的化合价前后未变，N的化合价由0降为-3，C的化合价由0升为+2，生成1个Si3N4化合价降低12，生成1个CO化合价升高2，根据化合价升降总数相等以及质量守恒得，3SiO2+6C+2N2 Si3N4+6CO；

（2）生成了5mol一氧化碳，需要氮气是5/3mol，剩余氮气是55/3mol，但是由于CO与N2均为28g/mol，所以不管是何种比例，平均相对分子质量为28；

（3）在反应中碳化合价升高，做还原剂，氮气化合价降低，得电子，做氧化剂；所以碳的氧化性比氮气小；

（4）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度大，化学性质稳定，耐高温，说明是原子晶体，不能导电，B项错误；氮化硅的原料来源广，开发不会受到资源的限制，D项错误。

考点：考查氧化还原反应方程式的配平、平均相对分子质量的计算、原子晶体的性质。

点评：方程式配平、计算及氮化硅的性质，难度较小。

 

练习册系列答案
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（2012?梧州模拟）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可通过以下反应制得：3SiO2+6C+2N2
 高温 
.
 
Si3N4+6CO，有关说法不正确的是（　　）
（2013?普陀区二模）用氮化硅（Si3N4）陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率．工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，反应如下：3SiCl4+2N2+6H2
高温
Si3N4+12HCl
完成下列填空：
（1）氮化硅可用于制造发动机的耐热部件，因为它属于
原子
原子
 晶体．有关氮化硅的上述反应中，原子最外层只有一个未成对电子的元素是
H、Cl
H、Cl
（填写元素符号）；属于非极性分子的化合物的电子式是
．
（2）比较Si和Cl两种元素非金属性强弱的方法是
b
b
．
a．比较两种元素的气态氢化物的沸点
b．比较两种元素的原子获得一个电子时释放能量的大小
c．比较两种元素的原子达到稳定结构获得电子的多少
d．比较相同条件下两种元素氢化物水溶液的酸性强弱
（3）Si与Al、Be具有相似的化学性质，因为
它们都在元素周期表中金属和非金属的分界线附近
它们都在元素周期表中金属和非金属的分界线附近
（简述理由），写出Si与强碱溶液反应的离子反应方程式：
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑
．
氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可用石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得：
3
3
SiO2+
6
6
C+
2
2
N2
 高温 
.
 
1
1
Si3N4+
6
6
CO
根据题意完成下列各题：
（1）配平上述化学反应方程式．
（2）为了保证石英和焦炭尽可能的转化，氮气要适当过量．某次反应用了20mol氮气，反应生成了5mol一氧化碳，此时混合气体的平均相对分子质量是
28
28
．
（3）分析反应可推测碳、氮气的氧化性：C
＜
＜
N2（填“＞”“＜”“=”）．
（4）氮化硅陶瓷的机械强度高，硬度接近于刚玉（A12O3），热稳定性好，化学性质稳定．以下用途正确的是
AC
AC
．
A．可以在冶金工业上制成坩埚、铝电解槽衬里等设备
B．在电子工业上制成耐高温的电的良导体
C．研发氮化硅的全陶发动机替代同类型金属发动机
D．氮化硅陶瓷的开发受到资源的限制，没有发展前途．
氮化硅（Si3N4）是一种具有耐高温、耐磨蚀等优异性能的新型陶瓷．工业上可用如下反应来制取：3SiO2+6C+2N2 
 高压 
.
 
Si3N4+6CO下列说法中不正确的是（　　）
A、氮化硅陶瓷可用于制造汽车发动机
B、氮化硅中氮元素的化合价为─3
C、氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
D、氮化硅不会与任何酸发生反应
氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，800℃下，石英、焦炭和氮气通过以下反应可制得氮化硅．3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）
 高温 
.
 
 Si3N4（s）+6CO（g）
（1）该反应中的氧化产物是
 
．
（2）800℃下，该反应的平衡常数表达式K=
 
．
（3）已知：该反应K800℃＞K 850℃，则该反应是
 
反应．（填“放热”或“吸热”）．
（4）一定温度下，在2L密闭容器内，充入一定量SiO2、C、N2进行上述反应，N2的物质的量随时间（t）的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
n（N2）/mol 2.00 1.40 1.12 1.00 1.00 1.00
从反应初到平衡时，CO的平均生成速率为v（CO）=
 
mol/（L?min）．
（5）若压缩（4）中的密闭体系，则上述平衡向
 
反应方向移动．（填“正”或“逆”）．
（6）能使SiO2的转化率增大的措施是
 
．（填标号）
A．及时分离出CO气体   B．降低温度  C．增加C的初始量  D．使用适宜催化剂．

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